1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Hà Minh Toản
NGHIÊN CỨU CÁC CHIẾN LƯỢC
ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS)
TRONG CÁC MẠNG KHÔNG DÂY
Ngành: Công Nghệ Thông Tin
Chuyên ngành: Truyền dư
̃
liê
̣
u va
̀
ma
̣
ng ma
́
y tnh
Mã số: 60 48 15
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. Nguyễn Đình Việt
HÀ NỘI – 2008
2
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 6
DANH MỤC CÁC BẢNG 8
GIỚI THIỆU CHUNG 9
CHƢƠNG I. CHẤT LƢỢNG VÀ YÊU CẦU CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ (QoS) . 11
13
15
16
18
19
CHƢƠNG II. CHUẨN MẠNG LAN KHÔNG DÂY IEEE 802.11 20
20
-based network) 20
-hoc 22
22
24
26
32
32
CHƢƠNG III. ĐẢM BẢO QoS TRONG CƠ CHẾ EDCA IEEE 802.11e 33
- EDCA 34
34
- EDCAF 35
36
40
45
CHƢƠNG IV. MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 46
NS-2 47
3
- 48
48
49
50
53
55
55
63
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 67
67
68
TÀI LIỆU THAM KHẢO 69
4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
QoS
Quality of Service
LAN
Local Area Network
WLAN
Wireless Local Area Network
c b không dây
IEEE
Institute of Electrical and
Electronics Engineers
t
DCF
Distributed Coordination
Function
PCF
Point Coordination Function
DIFS
DCF Interframe Space
frame DCF
SIFS
Short Interframe Space
trong IEEE 802.11
CSMA/CA
Carrier Sense Multiple Access
with Collision Avoidance
RTS
Request To Send
802.11
CTS
Clear To Send
g
truyn trong IEEE 802.11
5
HCF
Hybrid Coordination Function
EDCA
Enhanced Distributed Channel
Access
HCCA
HCF Controlled Channel Access
C
trung
EDCAF
Enhanced Distributed Channel
Access Function
AIFS
Arbitration Interframe Space
toán quay lui trong EDCAF
TXOP
Transmission Opportunity
NS-2
Network Simulator version 2
2
CBR
Constant Bit Rate
(
-2)
UDP
User Datagram Protocol
TCP
Transmission Control Protocol
giao
.
6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
21
-hoc 22
23
23
24
Hình 25
27
28
28
29
30
35
37
Hình 3.3: Contention Free Bursting (CFB) 40
41
42
hông tin QoS. 43
44
44
-2 47
Hình 4.2a:
. 57
7
Hình 4.2b:
m không dây 57
Hình 4.3:
. 59
Hình 4.4:
không dây. 60
Hình 4.5:
. 61
Hình 4.6:
. 62
63
Hình 4.8:
. 64
Hình 4.9:
. 65
8
DANH MỤC CÁC BẢNG
34
. 36
38
64
9
GIỚI THIỆU CHUNG
Internet ngày nay cho
Nó
, thông tin nhanh chóng và t, giúp nâng cao
, và công ty
Internet, các
N
“Nghiên cứu các chiến lược đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trong
các mạng không dây” c
Chương I:
các
10
dây;
Chương II:
802.11
. Chúng ta
DCF (Distributed Coordination Function)
PCF (Point Coordination Function).
,
a
.
Chương III:
cao (Enhanced Distributed Channel Access - EDCA)
lai (Hybrid Coordination Function - HCF) Cùng
Chương IV:
-
,
k
LAN không
dây IEEE 802.11; c
EDCA
802.11e;
.
Chương V:
.
t
11
CHƢƠNG I. CHẤT LƢỢNG VÀ YÊU CẦU CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ
(QoS)
ARPANET â nay,
p cao DARPA (Defense Advanced
Research Projects Agency) vào ,
hình datagram). T
m
hau. Ban
, e-
datagram , Internet
cung các best-effort - l
p, không nào cho
các . Khi
hàng uter
cho
gói tin, nên
Dbest-effort
, rõ ràng là nó không
Chính vì
nguyên cho
Vào i v
Telecommunication Union - mô hình i là c
(Asynchronous Transfer Mode - ATM) cho
B-ISDN (Broadband-Integrated Service Digital
kênh,
khá
trong
12
. Chính Web ,
c
H
, VoIP, , P2P (peer-to-
peer
datagram
có
không là
, tr
c(Quality of Service QoS) Internet
d tài nguyên
(latency),
(jitter), (loss
sàng d
cd
các hd
.
cd
theo c
d
13
cd là
cd
phân loại các dòng lưu lượng,
các cơ chế quản lý bộ nhớ đệm (buffer) và các thuật toán lập lịch gói tin. Nhìn chung,
c d
.
ccd
Internet. các gói tin
(router) Các tvà phát
. Trong hai
t
c(processor sharing- PS).
c
g max-
; (misbehave);
-
-in first-out (FIFO) ( first-
come first-serve - FCFS) andom Early
Detection (RED).V pháp d
d(Integrated services - Intserv), d (Differentiated
services - Diffserv)
. 4/ M
I.1. Đại lƣợng cần đảm bảo chất lƣợng dịch vụ
cho
chính sau :
1. Băng thông:
trong m
14
khác : (data rate),
thông (transmission rate), c bit (bit rate) hay
hay
hình cho nhóm này là streaming media, Internet telephony hay VoIP và video
tác .
thiên .
này email, file, web và tin
giây.
2. Độ trễ: (VoIP),
hình (video conferencing)(Virtual Reality), và game
online
ng này.
- , khi
khi
(transmission)
(propagation)
8 microsecond s
(p
sáng là 3x10
8
trong hàng
ch
Ccho
-
15
. d
150 mili giây
3. Thăng giáng độ trễ:
ph
(buffer)
4. Tỉ lệ mất mát dữ liệu: C nhìn chung
, chúng có
cthoát
, web thông .
I.2. Những ứng dụng yêu cầu đảm bảo chất lƣợng dịch vụ
nh.
, và có
tqua
-
16
-
I.3. Cơ chế đảm bảo dịch vụ trong mạng có dây
Ts
. M
router, chính
,
. M
n multi-path routing).
17
có hop)
cùng lúc hay theo .
Trong vài
tài
tài
u l
-
â
d
dành riêng ngay
-
dành tài
nguyên trên
dành
controlled-
.
Edge router
router
18
-effort thông th
cho
chính xác.
I.4. Vấn đề phát sinh khi đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cho mạng không dây.
không dây. H
phát sinh làm cho
ông dây.
khi
,
c truyn không dây và tính
tr (Hidden terminal), tr l (Exposed Terminal), tín hi
truy theo nhi (multi-path propagation)
ông dây [1].
-lô-mé
Metropolitan Area Networks - MANs), và nó là
ad-hoc
phép
p
.
(L
quá trình
19
,
).
. dành
. là không
I.5. Sự tiếp nhận của ngƣời sử dụng về chất lƣợng dịch vụ
cchính là
. dành
cho
. Ngoài ra,
xem xét hi sinh
có
nào
mong
o
ph
cph
20
CHƢƠNG II. CHUẨN MẠNG LAN KHÔNG DÂY IEEE 802.11
IEEE 802.11 MAC,
t
n tán - DCF (Distributed Coordination
PCF (Point
không
không Trong
tôi trình bày
QoS.
II.1. Cấu trúc hệ thống mạng WLAN
(infrastructure-
based) -hai
khô
.m không
dây.
II.1.1. Mạng có cơ sở hạ tầng (Infrastructure-based network)
chung AP (Access Point). Các
mà thông qua AP. Hình 2.1 minh ho mt m
21
Hình 2.1: Mạng không dây có cơ sở hạ tầng
c :
AP không
.
và sau
truy
m
22
k1, 2, 5].
II.1.2. Mạng Ad-hoc
Ad- d trên
m có dây
Các -
c nhau
(vùng mà các
. Chính vì
-
hidden terminal) hay exposed terminal),
[1, 5]. Tuy nhiên, chính
-
-hoc.
Hình 2.2: Mạng không dây ad-hoc
II.2. Kiến trúc giao thức
ang s d ph bi cho
2.3 mô hình
2.3, trên
23
con c LLC (Logical Link Control) có
con
môi tr
-network Access Protocol - SNAP) và các công
Hình 2.3: Cấu trúc chuẩn IEEE 802.11 và cầu nối
mô
- PLCP) và thành
-
hình 2.4
- CCA
- ng
sóng mang
[1, 5]. Chúng
Hình 2.4: Tầng giao thức trong chuẩn IEEE 802.11
24
II.2.1. Tầng vật lý
t
, 5].
II.2.1.1 Kĩ thuật trải phổ nhảy tần FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) [1,
5, 4]
s d
chung m d tn s
kênh n
tin -
GFSK (Gaussian shaped Frequency Shift Keying)
Hình 2.5: Định dạng của một frame quy định trong FHSS 802.11 PHY
Hình 2.5
PLCP preamble)
PLCP
7
+z
4
Sự đồng bộ hóa (Synchronization):
bit theo m
25
Đoạn phân cách đầu frame SFD (Start Frame Delimiter):
pattern là 0000
sau tr synchronization .
Độ dài PLW (PLCF_DPU Length Word): con tr
PLCP header,
payload.
Trường PSF (PLCP Signalling):
Trường kiểm tra lỗi Header - HEC (Header Error Check):
-
sinh G(x) = x
16
+x
12
+x
5
+1.
II.2.1.2 Kĩ thuật trải phổ điều khiển tuần tự DSSS [1, 5, 4]
DSSS , t trong IEEE
8002.11, theo phng pháp này-
không b ng (multi-path propagation).
Theo chu IEEE 802.11,
7
+z
4
Hình 2.6: Định dạng của một frame quy định trong DSSS 802.11
2.6, bao
Trường đồng bộ hóa (Synchronization): dài
sóng mang (cho CCA).
Đoạn phân cách đầu frame SFD (Start Frame Delimiter): dài 16 bit có